La 7an de oktobro 2015, Mayoral faris sian debuton por la sub-21 teamo en kvalifiko matĉo for al Kartvelio por la 2017 Eŭropa Ĉampioneco
; li anstataŭigis Samu Castillejo kun unu horo ludita, kaj naŭ minutojn poste transformis la helpon de Saúl Ñíguez en venkon de 5 kontraŭ 2. Li gajnis trionon for ĉe Nord-Irlando U21 en Grupo 2 de la sekva U21 Eŭro-kvalifika kampanjo.